谐波垫补原理及其在加速器常规磁铁设计与磁场垫补中的应用

加速器常规磁铁磁场质量评估通常表示为工作气隙好场区内高阶磁场占主磁场的相对含量,它通常要求在10^-4量级内。这些高阶磁场来源于磁极的有限长度与宽度和极面设计参数选择产生的若干过大的系统高阶磁场偏差及加工与材料的不理想等因素产生的若干过大的随机高阶磁场偏差。这些偏差均会导致磁场质量变坏。谐波垫补法针对每个过大的高阶磁场利用磁极形位改变对磁场的扰动效应产生一与现存过大高阶磁场大小相当但符号相反的高阶磁场,用来抵消现存的过大的高阶磁场,达到根本改善磁场质量的目的。本文分析了谐波垫补原理,并具体分析了它们在二极磁铁和四极磁铁设计与磁场垫补中的应用。     

超灵敏小型回旋加速器质谱计主磁铁的非电垫补和磁场测量

叙述了SMCAMS磁场测量装置,分析磁场测量精度及非电垫补过程和结果.     

超灵敏小型回旋加速器质谱计主磁铁的非电垫补和磁场测量

叙述了SMCAMS磁场测量装置,分析磁场测量精度及非电垫补过程和结果。     

光学速调管改造及磁场垫补

合肥相干谐波辐射实验装置的主体部分是光学速调管。为提高实验用电子束能量,将原光学速调管的对称结构改造为不对称结构。原光学速调管三段各自的积分场都很大,总的积分场很小,三段不能独立可调。改造后的光学速调管需要三段独立可调,每段的积分场都必须很小。对改造后保留的辐射段磁场进行垫补和调试,使它的积分场和相位误差得到了有效减小。     

100 MeV回旋加速器中心区实验台架主磁铁的测磁仪和磁场测量与垫补

100MeV回旋加速器中心区实验台架是用于加速负氢离子的紧凑型回旋加速器装置，它的中心平面磁场分布范围跨度较大，要求作为检测磁场分布和磁场垫补惟一手段的磁场测量应具有很高的精度、稳定性和重复性。     

90°电磁分离器磁场垫补

利用极面边缘垫补来扩大磁场均匀区是很有效的。本文采用均匀磁化方法计算了矩形边缘垫片产生的附加磁场,并在一台90°电磁同位素分离器的偏转磁铁上进行了垫补试验,使场的径向均匀区扩大了65%。计算与实验符合得较好。     

用于质子治疗的Kicker磁铁动态磁场测量

华中科技大学在研的质子治疗装置(Huazhong University of Science and Technology Proton Therapy Facility,HUST-PTF)中,一套位于降能器上游的Kicker磁铁被用于点扫描过程及治疗安全的快速束流开启/关断。为测量该Kicker磁铁的积分场均匀度及磁场动态特性,设计并研制了一套基于电磁感应法的Kicker磁铁测磁系统。测磁系统分别采用长线圈和印制电路板(Printed Circuit Boards,PCB)线圈两种方法获取感应电压,通过模拟/数字积分器对感应电压进行积分处理。经过实验对比,采用几何精度更高的PCB线圈和受零漂影响较小的模拟积分器作为最终方案进行测试;磁场上升/下降时间小于100μs,积分场大于0.025 2 T·m,均匀度好于1%,均匀度最大标准差0.006%,测磁系统整体误差小于0.1%,表明Kicker磁铁及其测磁系统均满足设计指标。     

基于台阶垫补的磁场优化算法研究

在回旋加速器磁铁设计过程中,磁场优化是非常重要的一个环节。由于加速器磁铁的磁场响应随着磁极台阶高度变化呈现非线性的特点,使得在优化复杂的磁场时,计算过程复杂、时间成本高且需要手动迭代。以1台圆形轴对称磁铁垫补为例,发展了磁场优化算法。利用三维电磁场仿真软件CST和数据分析软件MATLAB,研究了单个台阶垫补块对中心平面上不同半径处磁场幅值的影响,实现了一种自动优化磁场的算法,并以磁场降落指数为0.2的磁场为优化模拟实例,最终求得了对应的磁极台阶高度,证明了本算法的可行性和便捷性。     

超灵敏小型回旋加速器质谱计磁场测量与磁场非电垫补中计算机的应用

介绍了在超灵敏小型回旋加速器质谱计上进行的磁场测量与磁场非电垫补工作中计算机的应用.包括磁场测量控制、磁场测量后处理、磁场激励控制和磁场非电垫补的计算及数据处理工作,并给出磁场非电垫补所达到的结果.     

超灵敏小型回旋加速器质谱计磁场测量与磁场非电垫补中计算机的应用

介绍了在超灵敏小型回旋加速器质谱计上进行的磁场测量与磁场非电垫补工作中计算机的应用,包括磁场测量控制,磁场测量后处理,磁场激励控制和磁场非电垫补的计算及数据处理工作,并给出磁场非电垫补所达到的结果。     

表面线圈垫补二极铁磁场均匀性

高分辨率的离子质谱计要求分析磁铁具有很高的磁场均匀性。串列加速器升级工程ISOL要求质量分辨率20000,分析磁铁均匀性好于1×10^-5。现有的机加工和装配水平磁铁均匀性只能做到±1．5×10^-4,磁铁加工完成后还需对磁铁进行垫补。本文采用表面线圈（图1）的方法对现有的1块C型二极铁进行垫补。     

中国加速器驱动次临界系统常规磁铁的磁场测量

为了延长靶的使用寿命以及提高质子束流的利用效率,中国拟建造加速器驱动次临界系统(ADS)。质子直线加速器的中能束流输运线共分为MEBT1和MEBT2两部分。这两部分共计20块常规磁铁,其中,MEBT1含6块四极磁铁,MEBT2含6块四极磁铁、4块阶梯场磁铁、3块校正磁铁和1块二极磁铁。霍尔测量平台目前已完成MEBT1四极磁铁和MEBT2四极磁铁和校正磁铁的测量。本文通过对这些磁铁的积分场分布、积分励磁分布、横向场分布、励磁效率等测量结果的分析,验证了常规磁铁的各项指标,所有常规磁铁的测量结果均达到了设计要求。     

SSRF波荡器EPU148动力学积分场效应磁场垫补

阐述了减少"APPLE(Advanced Planar Polarized Light Emitter)-II"型可变椭圆极化波荡器动力学积分场效应的"L-Shimming"垫补方法的原理。优化设计了上海光源"梦之线"光束线站波荡器EPU148磁场垫补方案,磁场实际测量结果和模拟计算结果基本一致,误差小于最大垫补量的10%,垫补后动力学积分场效应对束流的影响减少一个数量级。机器研究结果显示,波荡器EPU148所有工作磁气隙和所有工作相位下引起的工作点漂移小于0.001,对束流注入效率基本没有影响,证明了其动力学积分场效应垫补是成功的。     

1.2米回旋加速器能量提高后的磁场垫补

为了把氘核的能量从原来的13.6MeV提高到16.0MeV,相应的中心磁感应强度应从原来的14.61kGs提高到16.00kGs。由于磁感应强度提高,磁场边缘效应显著。原来使用的垫片(外环、内环、圆盘)均应变换,需重新进行磁场填补,以满足回旋加速器对磁场的要求。     

SC200超导回旋加速器磁场垫补方法研究

考虑磁铁材料的非线性、不均匀性以及有限元数值计算的精度有限,在设计主磁铁时都留有一定裕量,在完成磁铁加工组装后,根据磁场的实际测量结果对磁铁进行垫补获得理想的目标磁场分布,这样可以保证工程稳妥实施。因此磁铁垫补是加速器主磁铁设计制造的一个重要环节。本文基于SC200主磁铁模型,利用有限元分析软件TOSCA,首先研究了不同的磁极切削参数对中平面主磁场的响应影响;其次考虑到相邻切槽对中平面磁场影响的叠加效应,从理论上推导出一种求解垫补量的方法;最后通过模拟的方法验证了磁场垫补的可行性,为将来实际磁场垫补提供了有效的依据。     

四极磁铁比较测量

为了提供35块四极磁铁在800 MeV电子储存环上的编组排列的数据,研制了一台称为“四极铁比较测量”的测量系统。文章描写了该系统的测量原理和方法,并且给出了测量结果,最后对测量结果的误差进行了讨论。     

19 100MeV紧凑型回旋加速器主磁铁的磁场测量系统方案设计

紧凑型的回旋加速器的磁场分布范围跨度较大，且对磁场测量的精度要求较高，磁场的测量误差直接影响到后续主磁铁的镶条垫补。磁场测量系统主要用于主磁铁中心平面上磁场分布的测量，对主磁场的测量精度及测量点相对位置精度要求极高，磁场偏离理想场的微小误差对粒子束流的运动有相当大的影响。磁场测量点的选取采用极坐标，最后给出磁场值的极坐标点分布结果。